sistema de clasificación macizo rocoso

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN INFORME N°3

SISTEMA DE CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE BIENIAWSKI – RMR(ROCK MASS RATING 1973, 1989)

I. INTRODUCCIÓN

Las clasificaciones geo mecánicas tienen por objeto caracterizar un determinado macizo rocoso en función de una serie de parámetros a los que se les asigna un cierto valor. Por medio de la clasificación se llega a calcular un índice característico de la roca, que permite describir numéricamente la calidad de la misma. Es una herramienta muy útil en el diseño y construcción de obras subterráneas, pero debe ser usada con cuidado para su correcta aplicación, pues exige conocimientos y experiencia por parte de quien la utiliza. Las clasificaciones pueden ser usadas en la etapa de Proyecto y también durante la Obra. En la etapa de Proyecto, permiten estimar el sostenimiento necesario en base a las propuestas del autor de cada sistema de clasificación, mientras que durante la Obra, permiten evaluar la calidad del terreno que se va atravesando conforme avanza la excavación del túnel y aplicar el sostenimiento correcto en cada caso.

II. OBJETIVOS:

Estimación de la calidad del macizo rocoso y de los parámetros de resistencia. Facilitar la planificación y el diseño de estructuras en roca, proporcionando datos

cuantitativos necesarios para la solución real de los problemas de ingeniería.

III. FUNDAMENTO TEORICO:

El sistema RMR de Bieniawski estuvo originalmente basado en casos históricos extraídos de la ingeniería civil. Consecuentemente, la industria minera tendió a considerar esta clasificación como algo conservadora, por lo que se han propuesto varias modificaciones, a fin de que esta clasificación sea más relevante a las aplicaciones mineras.Una discusión completa de todas estas modificaciones podría exceder al alcance de este volumen, por lo que el lector interesado debe acudir al resumen comprensivo compilado por Bieniawski (1989).Laubscher (1977, 1984), Laubscher y Taylor (1976) y Laubscher y Page (1990) han descrito un sistema de Valoración de la Masa Rocosa Modificada para la minería. Este sistema MRMR toma como base el valor de RMR, definido por Bieniawski, y este es ajustado tomando en cuenta los esfuerzos in situ e inducidos, los cambios en los esfuerzos y los efectos de las voladuras y la intemperización. Un conjunto de recomendaciones sobre el sostenimiento están asociadas con el valor resultante MRMR. En los usos del sistema MRMR de Laubscher, se debe tener en mente que varios de los casos históricos en el que está basado este sistema han sido extraídos de operaciones de hundimiento. Originalmente, el hundimiento en bloques en minas de asbesto en Africa, formó la base para las modificaciones, subsecuentemente se han añadido a la base de datos otros casos históricos de otras partes del mundo.

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R= P (UCS)+P (RQD)+P(S)+P (JC)+P (WC); donde: P(x): es puntaje asociado al parámetro x UCS: resistencia en compresión uniaxial de la roca “intacta”. PQD: designación de la calidad de la roca S: espaciamiento entre estructuras JC: es la condición de las estructuras o juntas W.C.: condición de agua

Tabla 4.5: Pautas para la excavación y sostenimiento de un túnel rocoso de 10 m de ancho de acuerdo con el sistema RMR (Según Bieniawski, 1989)

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I. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA

1. DETERMINACION DE UCS

Peso Específico del macizo rocoso:

ρ=32kN /m3

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ORIENTACIÓN COMPRESIÓN UNIAXIAL (MPA)

ERROR (MPA) UCS (MPA)

43

170 -75 95

48 230 -113 117

49

249 -125 124

38

150 -65 85

Para cada ensayo realizado con el martillo de Abrahams en sus diferentes orientaciones ubicamos una lectura la cual la ubicamos en el grafico orientación vs comprensión uniaxial y obtenemos los siguientes puntajes

Orientación UCS (MPa)1 952 1173 1244 85Promedio 105.25

TABLA N°1:

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Para una resistencia de 105.25 MPa el puntaje asociado es de 9.9, lo cual nos

indica que es un macizo rocoso con resistencia alta.

2. CALCULO DEL RQD

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RQD=20+25+18+28+10+15+12+22+30197

∗100

RQD=82.2%

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El índice de calidad de la roca nos indica que es de 82.2%, si ascendemos hasta la intersección con la curva establecida por dicho parámetro obtenemos un puntaje de :

Puntaje: P (RQD) = 16.25

3. CALCULO DEL ESPACIAMIENTO : (s)

Familia 1 Familia 2 Familia 3 Familia 4 Familia 5

D13.7 3.3 2.5 0.8 4.83.8 3.5 2.2 0.6 3.63.3 3.3 2.3 0.6 3.4

Promedio 3.6 3.4 2.3 0.7 3.9

D24.5 3.8 4.3 1.4 1.64.2 3.5 4.4 1.3 1.83 3.2 4.9 1.4 1.8

Promedio 3.9 3.5 4.5 1.4 1.7

D31.4 2.8 6.3 3 2.9

2.1 2.9 4.4 3.4 4.6

2.8 2.9 2.4 3.4 3.6

Promedio 2.1 2.9 4.4 3.3 3.7

D41.7 3 1.4 3.1 2.3

2.3 3.2 2.2 3 2.3

2.9 3.2 3.1 3 2.6

Promedio 2.3 3.1 2.2 3 2.4

D5

2.5 3.3 3.1 3

2.8 3.1 3.1 3.1

3.2 2.7 3.1 3.5

Promedio 2.8 3 3.1 3.2

D61.7 2.3 3.51.4 2.4 3.61.8 2.7 3.4

Promedio 1.6 2.5 3.6

D70.60.80.8

Promedio 0.7

D84.44.5

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4.5Promedio 4.5

D92.42.52.9

Promedio 2.6

D102.12.52.6

Promedio 2.4PROMEDIOS 2.94 3.2 3 2.4 3.1

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Promedio s 2.928Unidades cm Escala 1:16s = 468.8 mm


Puntaje: P (s) = 11.5

4. DETERMINACION DE LA CONDICION DE ESTRUCTURAS : (JC)

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4.1.PERSISTENCIA

FAMILIA 3

Dist PERSISTENCIA

L1 6.5

L2 8

L3 16.3

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FAMILIA 1

DistPERSISTENCIA(cm

)

L1 6.2

L2 11.5

L3 15.4

L4 10.4

L5 13.5

L6 8.5

L7 5.9

PROMEDIO 10.2

ESCALA 1/16

(m)1.63

FAMILIA 2

DistPERSISTENCIA(c

m)

L1 8.3

L2 15.7

L3 20.9

L4 21

L5 21

PROMEDIO 17.38

ESCALA 1/16

(m)2.78


L4 20

L5 11.6

L6 10

L7 3.7

PROMEDIO 10.87

ESCALA 1/16

(m)1.74

FAMILIA PERSISTENCIA (m)

fam1 2.04fam2 3.47fam3 1.74

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FAMILIA 4

Dist PERSISTENCIA

L1 2.7

L2 10.3

L3 4.2

L4 5.9

L5 3.4

L6 3.9

L7 3.1

L8 2.3

L9 2.8

L10 2.8

L11 4.7

L12 2.5

L13 2.7

L14 2.8

PROMEDIO 3.86

ESCALA

1/16(m)0.62

FAMILIA 5Dist PERSISTENCIAL1 2.3L2 5.5L3 4.9L4 4.3L5 6.7L6 3.3L7 3.8L8 5.7L9 5.9

PROMEDIO 4.7ESCALA 1/16

(m)0.75


fam4 2.78fam5 1.63

PERSISTENCIA PROMEDIO (m) 1.5

La persistencia en función a los parámetros dados en la tabla para el estudio del

macizo rocoso tiene una persistencia baja valorándose con un puntaje de 4.

4.2. APERTURA DE LAS DISCONTINUIDADES DE CADA FAMILIA:

FAMILIA

1

Apertura

0.3

0.3 rellenos blandos

0.4 Puntaje 10

0.3

0.2

0.3

0.15

Promedio(m

m) 2.785<5 mm

FAMILIA 2

apertura estructura

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s cerradas

PUNTAJE 30

Separación

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FAMILIA 3

Apertura

0.3

0.4 Rellenos arcillosos

0.25 Puntaje 10

0.3

0.3

0.3

0.25

Promedio(mm) 3.0 <5mm

FAMILIA 4

Aperturaestructura

s cerradas

Puntaje 30

FAMILIA 5

Aperturaestructuras

cerradas

Puntaj

e 30


Grado Descripciónde las caras

Valoración

1 Abierta > 5mm 0

2

Moderadamente abierta

1 – 5 mm

1

3 Cerrada 0,1 – 1 mm 4

4 Muy cerrada < 0,1 mm 5

5 Ninguna 0 6

Abertura

promedio (mm)=0.998mm

Puntaje (JC) 4

4.3.RUGOSIDAD

Grado Descripción Valoración

1 Muy rugosa 6

2 Rugosa 5

3 Ligeramente rugosa 3

4 Lisa 1

5 Plana (espejo de falla) 0

Para nuestro caso la rugosidad del macizo rocoso estudiado es ligeramente rugoso con un puntaje de 3.

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Tabla: Rugosidad de las discontinuidades


4.4.ALTERACION DE LAS DISCONTINUIDADES

Grado Descripción Valoración

1 Descompuesta 0

2 Muy alterada 1

3 Moderadamente alterada 3

4 Ligeramente alterada 5

5 No alterada 6

La alteración de las discontinuidades del macizo rocoso de estudiado nos

encontremos con una roca moderadamente alterada entonces ubicando en la tabla se

tiene un puntaje de 3.

CALCULO DE JC

PARAMETRO DESCRIPCION PUNTAJE

PERSISTENCIA BAJA 4

RUGOSIDAD LIGERAMENTE 3

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APERTURA CERRADA 4

RELLENO ARCILLOSO BLANDO 2

ALTERACION MODERADAMENTE ALTERADA

3

TOTAL 16

Puntaje: P (JC) = 16

5. CALCULO DE CONDICION DE AGUAS (WC)

Q(caudal)

lts/mindescripción puntaje

Filtacion1 100

infiltracione

s0

Filtracion2 30

Filtracion3 90

Filtración4 40

Promedio 65De 25 a

125lts/min4

Puntaje: P (JC) = 4

PUNTAJES:

UCS 9.9RQD 16.25S 11.5

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JC 16WC 4

RMR = P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(WC)

RMR=9.9+16.25+11.5+16+4

RMR=57.65

Tabla de clasificación para la determinación de los buzamientos con respecto

al efecto relativo con relación al eje de la obra.

PUNTAJE POR ORIENTACION Y DE LA ESTRUCTURA

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CORRECCION POR ORIENTACION DE LAS ESTRUCTURAS

PUNTAJE ∆RMR: 5

Teniendo en cuenta dichos parámetros para RMR se observa que el macizo rocoso

en estudio corregido con el buzamiento el RMR se encuentra en el intervalo

(clase III , 40<RMR=52.65≤60), observando que es un macizo rocoso de CALIDAD

REGULAR.

Calidad del macizo rocoso: Regular; con un error de :

GUIA PARA LA EXCAVACIÓN Y SOPORTE DE TUNELES Y OBRAS DE INGENIERIA DONDE LA CONDICION DE LA ROCA ES IMPORTANTE (SEGÚN BIENIAWSKI)

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RMR= 57.65-5

RMR= 52.65


REFORZAMIENTO PARA UN MACIZO ROCOSO DE CLASE REGULAR

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Luego de los cálculos de nuestro macizo rocoso, y obteniendo un MACIZO ROCOSO REGULAR, nos plantearemos el tipo de revestimiento que necesita dicho roca para la excavación de un túnel; dicho revestimiento

Nuestra investigación busca determinar los sistemas que favorezcan a conservar la resistencia para que el macizo rocoso se auto-soporte, para así reducir los costos y presupuestos en un proyecto.

- En cuanto a la excavación del túnel puede darse con maquinaria convencional o con voladura, se debe tener en cuenta que según este tipo de roca se puede avanzar con la excavación de 1.5 m a 3 m de profundidad.

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- Simultáneamente se puede ir trabajando con distintos equipos a determinada área de excavación hasta conseguir la sección completa y acabada, pero garantizar que una fase no influya con la anterior deben estar separadas mínimo 2 veces el diámetro.

- Luego se tiene que incrustar un soporte por cada tramo de excavación, que según este tipo de roca se va a detallar a continuación:

HORMIGON PROYECTADO: dicho hormigón lanzado a gran velocidad tiene que tener un rango de espesor de 50 mm a 100 mm en la corona y de 30 mm por los lados, sellando todas las discontinuidades y de las grietas, evitando la caída de trozos de roca y el deterioro de esta; dando asi un reforzamiento y una excelente adherencia a la malla.

Bulones: son pernos metálicos de anclaje, los cuales trabajan a tracción produciendo una serie de tensiones aumentando la resistencia al colapso; estos deben ser de una longitud de 4 metros y deben ser colocados con espaciados de 1.5 a 2 metros en la corona reforzados con mallas:

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Aunque no es necesario las cimbras metálicas, es de vital importancia mencionarla en un diseño

Luego se excava lateral mente para colocar los hastiales, los cuales resistirán a compresión a la malla de la corona

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Cuando se instala todo el sostenimiento en el macizo rocoso, el túnel está armado de una forma segura para ser utilizado en los propósitos para lo que se ha construido.

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sistema de clasificación macizo rocoso

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